Ученые управляют магнетизмом при помощи электрического поля Версия для слабовидящих
Ученые управляют магнетизмом при помощи электрического поля Печать Email
Новости об инновациях
04.03.2014

Способность контролировать магнетизм материалов, используя только приложенное внешнее напряжение, в перспективе будет иметь важное значение для создания маломощных спинтронных устройств. Хотя в этой сфере уже достигнут значительный прогресс, процесс переключения ферромагнетизма при комнатной температуре оказался довольно трудным. Однако в своей последней работе совместная научная группа из Франции и Германии показала, что это все-таки возможно для пленок из FeRh, которые «переключаются» из антиферромагнитного состояния в ферромагнитное при помощи воздействия напряжения всего в несколько вольт.

Идея переключения намагниченности при помощи только лишь внешнего напряжения впервые была предложена еще в 1960-е годы в рамках работ по исследованию магнитоэлектриков и мультиферроиков. С началом нового века научный мир вновь проявил интерес к этим материалам, соответственно, проводятся новые эксперименты в этой области.

В частности, совместная группа ученых из Paris-Sud University, Thales University (Франция), а также их коллеги из Германии изучили поведение пленок из FeRh толщиной около 20 нм.

FeRh представляет собой магнитный материал, который отличается специфическим переходом от антиферромагнитного к ферромагнитному состоянию по мере повышения температуры от комнатной до 100 градусов по Цельсию. Для подробного изучения пленки из этого материала исследователи наносили ее на сегнетоэлектрическую подложку из титаната бария, а затем наблюдали, как внешнее напряжение изменяет магнетизм пленки.

Исследователи обнаружили, что

даже сравнительно небольшая напряженность электрического поля увеличивает температуру магнитного перехода в FeRh на 25 градусов по Цельсию. Этого оказывается вполне достаточно, чтобы преобразовать FeRh из антиферромагнитного состояния (с очень малой намагниченностью) в ферромагнетик с большой намагниченностью при комнатной температуре. По мнению ученых, этот гигантский магнитоэлектрический отклик формируются в первую очередь благодаря механическим деформациям, которые вызывает приложенное напряжение.

Надо отметить, что между 7 и 130 градусами по Цельсию титанат бария, использовавшийся в эксперимента в качестве подложки, имеет тетрагональную структуру с элементарной ячейкой, вытянутой в одном направлении, вдоль которого ориентируется сегнетоэлектрическая поляризация.

При включении внешнего напряжения между верхней и нижней поверхностями в описанной системе, отдельные домены увеличиваются в размерах, пока вся подложка не превращается в один большой домен. В результате пленка FeRh испытывает деформацию сжатия, которая и способствует проявлению антиферромагнитного состояния, устойчивого в широком диапазоне температур.

При повышении температуры выше комнатной, пленка FeRh проявляет антиферромагнитные свойства при высоком напряжении, но становится ферромагнетиком, если напряжение выключено.

Как считают ученые,

такое поведение связано с изменением межатомных расстояний в пленке FeRh, подвергшейся деформации. Межатомные расстояния в антиферромагнитной структуре меньше, нежели в ферромагнитной (за счет квантово-механических взаимодействий между электронными спинами в материале). Поэтому при искусственном сближении атомов через деформацию напряжения, изменяется энергетический баланс между двумя состояниями в пользу антиферромагнитного.

Как считают исследователи,

полученный ими результат может открыть большие перспективы для гибридных (или композитных) мультиферроиков, в которых сочетаются слои сегнетоэлектрических (или пьезоэлектрических) материалов, а также материалов, характеризующихся наличием переходов между различными магнитными состояниями.

Подробные результаты работы ученых опубликованы в журнале Nature Materials.

Источник - http://www.nanonewsnet.ru/news/2014/uchenye-upravlyayut-magnetizmom-pri-pomoshchi-elektricheskogo-polya

 

Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта Карта сайта